蜗杆箱及其夹具2个.docx

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蜗杆箱及其夹具2个

第一章引言

1.1课题的意义

　　几乎在各式机械的传动系统中都可以见到蜗杆箱的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车，建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电，钟表等等.其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速机的应用，且在工业应用上，减速机具有减速及增加转矩功能。

因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备。

减速机的作用主要有：

图1-1蜗杆箱

1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速机额定扭矩。

　　2）减速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。

大家可以看一下一般电机都有一个惯量数值。

蜗杆箱分类：

　　主要型号：

WP系列蜗杆箱、WH系列蜗杆箱和CW系列蜗杆箱等。

　　1.WP系列蜗杆箱包括WPA/WPS/WPW/WPE/WPZ/WPD

　　2.WH系列蜗杆箱包括WHT/WHX/WHS/WHC

　　3.CW系列蜗杆箱包括CWU/CWS/CWO

蜗杆箱的常见问题及分析

　　一、常见问题及其原因。

（1）减速机发热和漏油，

（2）蜗轮磨损，

　　（3）传动小斜齿轮磨损，

　　（4）轴承（蜗杆处）损坏。

1、减速机发热和漏油

　　蜗轮减速机为了提高效率，一般均采用有色金属做蜗轮，采用较硬的钢材，由于它是滑动摩擦传动，在运行过程中，就会产生较高的热量，使减速机各零件和密封之间热膨胀产生差异，从而在各配合面产生间隙，而油液由于温度的升高变稀，容易造成泄漏。

主要原因有四点，一是材质的搭配是否合理，二是啮合磨擦面的表面质量，三是润滑油的选择，添加量是否正确，四是装配质量和使用环境。

2、蜗轮磨损

　　蜗轮一般采用锡青铜，配对的蜗杆材料一般用45钢淬硬至HRC45一55,还常用40C:

淬硬HRC50一55，经蜗杆磨床磨削至粗糙度RaO.8fcm,减速机正常运行时，蜗杆就象一把淬硬的“锉刀”，不停地锉削蜗轮，使蜗轮产生磨损。

一般来说，这种磨损很慢，象某厂有些减速机可以使用10年以上。

如果磨损速度较快，就要考虑减速机的选型是否正确，是否有超负荷运行，蜗轮蜗杆的材质，装配质量或使用环境等原因。

3、传动小斜齿轮磨损

　　一般发生在立式安装的减速机上，主要跟润滑油的添加量和润滑油的选择有关。

立式安装时，很容易造成润滑油油量不足，当减速机停止运转时，电机和减速机间传动齿轮油流失，齿轮得不到应有的润滑保护，启动或运转过程中得不到有效的润滑导致机械磨损甚至损坏。

4、蜗杆轴承损坏

　　减速机发生故障时，即使减速箱密封良好，该厂还是经常发现减速机内的齿轮油已经被乳化，轴承已生锈、腐蚀、损坏，这是因为减速机在运停过程中，齿轮油由热变冷后产生的水分凝聚造成;当然，也和轴承质量，装配工艺方法密切相关。

蜗杆箱国家标准

　　TP型平面包络环面蜗轮减速器（JB/T9051-1999）

　　CW系列圆弧圆柱蜗杆减速器（JB/T7935-1999）

　　ZC1型双级蜗杆及齿轮-蜗杆减速器（JB/T7008-1993）

　　SCW轴装式圆弧圆柱蜗杆减速机（JB/T6387-1992）

　　WD型圆柱蜗杆减速机（JB/ZQ4390-79）

　　CW系列圆弧圆柱蜗杆减速器（GB9147-88）

　　WH系列圆弧圆柱蜗杆减速机（JB2318-79）

　　平面包络环面蜗杆减速器（ZBJ19021-89）

　　圆弧圆柱蜗杆减速器（GB9147-88）

　　圆柱蜗杆减速器（JB/ZQ4390-86）

　　蜗杆箱常见问题原因分析：

齿轮-蜗杆箱是一种结构紧凑、传动比大，在一定条件下具有自锁功能的传动机械。

而且安装方便、结构合理，得到越来越广泛的应用。

它是在蜗轮蜗杆减速器输入端加装一个斜齿轮减速器，构成的多级减速器可获得非常低的输出速度，比单级蜗轮减速机具有更高的效率，而且振动小、噪声及能低。

常见问题及其原因

　　1．减速机发热和漏油。

为了提高效率，蜗轮减速机一般均采用有色金属做蜗轮，蜗杆则采用较硬的钢材。

由于是滑动摩擦传动，运行中会产生较多的热量，使减速机各零件和密封之间热膨胀产生差异，从而在各配合面形成间隙，润滑油液由于温度的升高变稀，易造成泄漏。

造成这种情况的原因主要有四点，一是材质的搭配不合理；二是啮合摩擦面表面的质量差；三是润滑油添加量的选择不正确；四是装配质量和使用环境差。

　　2．蜗轮磨损。

蜗轮一般采用锡青铜，配对的蜗杆材料用45钢淬硬至HRC4555，或40Cr淬硬HRC5055后经蜗杆磨床磨削至粗糙度Ra0.8μm。

减速机正常运行时磨损很慢，某些减速机可以使用10年以上。

如果磨损速度较快，就要考虑选型是否正确，是否超负荷运行，以及蜗轮蜗杆的材质、装配质量或使用环境等原因。

　　3．传动小斜齿轮磨损。

一般发生在立式安装的减速机上，主要与润滑油的添加量和油品种有关。

立式安装时，很容易造成润滑油量不足，减速机停止运转时，电机和减速机间传动齿轮油流失，齿轮得不到应有的润滑保护。

减速机启动时，齿轮由于得不到有效润滑导致机械磨损甚至损坏。

　　4．蜗杆轴承损坏。

发生故障时，即使减速箱密封良好，还是经常发现减速机内的齿轮油被乳化，轴承生锈、腐蚀、损坏。

这是因为减速机在运行一段时间后，齿轮油温度升高又冷却后产生的凝结水与水混合。

当然，也与轴承质量及装配工艺密切相关。

解决方法

　　1．保证装配质量。

可购买或自制一些专用工具，拆卸和安装减速机部件时，尽量避免用锤子等其他工具敲击；更换齿轮、蜗轮蜗杆时，尽量选用原厂配件和成对更换；装配输出轴时，要注意公差配合；要使用防粘剂或红丹油保护空心轴，防止磨损生锈或配合面积垢，维修时难拆卸。

　　2．润滑油和添加剂的选用。

蜗齿减速机一般选用220#齿轮油，对重负荷、启动频繁、使用环境较差的减速机，可选用一些润滑油添加剂，使减速机在停止运转时齿轮油依然附着在齿轮表面，形成保护膜，防止重负荷、低速、高转矩和启动时金属间的直接接触。

添加剂中含有密封圈调节剂和抗漏剂，使密封圈保持柔软和弹性，有效减少润滑油漏。

　　3．减速机安装位置的选择。

位置允许的情况下，尽量不采用立式安装。

立式安装时，润滑油的添加量要比水平安装多很多，易造成减速机发热和漏油。

　　4．建立润滑维护制度。

可根据润滑工作“五定”原则对减速机进行维护，做到每一台减速机都有责任人定期检查，发现温升明显，超过40℃或油温超过80℃，油的质量下降或油中发现较多的铜粉以及产生不正常的噪声等现象时，要立即停止使用，及时检修，排除故障，更换润滑油。

加油时，要注意油量，保证减速机得到正确的润滑。

1.2课题的国内外背景

一、国内的发展概况

国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。

另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点。

由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。

二、国外发展概况

国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。

但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。

当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。

第二章蜗杆传动简介

2-1蜗杆传动的特点和类型

蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的，用于传递空间交错两轴之间的运动和动力。

交错角一般为90°。

传动中一般蜗杆是主动件，蜗轮是从动件。

图2-1蜗杆传动

一、蜗杆传动的特点：

1．传动比大，一般i=10~80，最大可达1000；

2．重合度大，传动平稳，噪声低

3．结构紧凑，可实现反行程自锁；

4．蜗杆传动的主要缺点齿面的相对滑动速度大，效率低；

5.蜗轮的造价较高。

主要用于中小功率，间断工作的场合。

广泛用于机床、冶金、矿山及起重设备中。

二、蜗杆传动的类型

三、蜗杆传动的精度等级

分为12个精度等级，常用5～9级。

蜗杆分左旋和右旋。

图2-1左旋蜗杆

图2-3右旋蜗杆

蜗杆还有单头和多头之分。

图2-4蜗杆头数

圆柱蜗杆环面蜗杆圆锥蜗杆

图2-5

2-2圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸

1.模数m和压力角α

中间平面：

通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面。

是蜗杆的轴面，是蜗轮的端面

蜗杆、蜗轮的参数和尺寸大多在中间平面（主平面）内确定。

由于蜗轮是用与蜗杆形状相仿的滚刀，按范成原理切制轮齿，所以ZA蜗杆传动中间平面内蜗轮与蜗杆的啮合就相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。

在主平面内，蜗轮蜗杆的传动相当于齿轮齿条的啮合传动。

蜗轮蜗杆正确啮合条件是：

蜗杆的轴面模数ma1和轴面压力角αa1应分别等于蜗轮的端面模数mt2和端面压力角αt2，即

ma1=mt2=m

αa1=αt2=α

模数m的标准值，见表12-1；压力角标准值为20°，ZA蜗杆取轴向压力角为标准值，ZI蜗杆取法向压力角为标准值。

如上图所示，齿厚与齿槽宽相等的圆柱称为蜗杆分度圆柱（或称为中圆柱）。

蜗杆分度圆（中圆）直径用d1表示，其值见表12-1。

蜗轮分度圆直径以d2表示。

按弯扭组合，第三强度理论进行校核

扭转切应力为脉动循环应力取∂=0.6

45#钢的许用应力

即轴满足弯扭强度要求，但是剩余部分较大，故将材料改为Q235-A更加合适，许用应力

。

4.3蜗杆轴的精校核

1）蜗杆轴的弯曲刚度校核

蜗杆轴简化的力学模型中其跨距为

把阶梯轴看成是当量直径为dv光轴，然后再按材料力学中的公式计

算。

当量直径：

蜗杆挠度：

查表15-5，选用一般用途的轴，得到其允许的挠度[y]=

（0.0003--0.0005）L=（0.0809—0.1214）mm,显然，y<[y]，故满足

刚度要求，合适。

2）蜗杆轴的扭转刚度校核

轴的扭转变形用每米长的扭转角∮来表示，阶梯轴扭转角∮[单位

为（·）/m],计算公式为

，

，

分别表示阶梯轴第i段上所受扭矩、长度和极惯

性矩。

其中由于只有左半部分受扭矩,故：

L=130.05mm，G=8.1×104Mpa

查表可得一般传动轴允许的挠度[ϕ]=0.5～1（·）/m

计算所得ϕ=0.055（·）/m

显然，ϕ<[ϕ]，故上述结果可